BEAM FOCUSING AND DEFOCUSING USING CHANNELING PHENOMENA Y. Takabayashi #,A) , A. V. Shchagin B) A) SAGA Light Source 8-7 Yayoigaoka, Tosu, Saga 841-0005, Japan B) Kharkov Institute of Physics and Technology Kharkov 61108, Ukraine Abstract If a charged particle is incident on a single crystal along its axis or plane, the motion of the charged particle is guided by the potential of atomic row or plane in the crystal. This phenomenon is called “channeling”. In this study, we propose a new method for beam focusing and defocusing using channeling phenomena in a bent crystal. As the first step, we have observed axial and planar channeling of 255-MeV electrons in a flat silicon crystal. チャネリング現象を利用したビーム制御技術の提案 1. はじめに 荷電粒子が単結晶の軸や面に沿ってほぼ平行に入 射すると、荷電粒子は原子列や原子面のつくるポテ ンシャルによってガイドされながら結晶中を進む (チャネリング現象)。原子列や原子面のつくる電 場は強力で、磁場に換算すると数 100 テスラにも 匹敵することが知られている。この特性に着目し、 湾曲した結晶(Bent crystal)を用いて、CERN-SPS [1] 、 Tevatron [2] 、RHIC [3] 等において、高エネルギーのイ オンビームを偏向させる研究が行われてきた。日本 でも、KEK-PS で陽子ビームを偏向させる実験が行 われている [4] 。また、広島大学の電子周回装置 (REFER)では、電子ビームを用いて偏向実験が行 われた [5] 。 このように、ビームの偏向を目的とした研究が多 く行われてきたが、本研究では、チャネリング現象 を利用してビームをフォーカス・デフォーカスする ことを提案する。はじめに、実験装置、チャネリン グの実験結果について述べる。次に、チャネリング 現象を利用したビームのフォーカス・デフォーカス 技術について議論する。 2. 実験装置 2009 年度から、相対論的電子ビームと結晶の相 互作用研究を目的としたビームラインの設計を開始 し、2010 年 3 月に九州シンクロトロン光研究セン ター(SAGA Light Source: SAGA-LS)のリニアック 室への設置が完了した [6] 。図 1 にビームラインの概 念図を示す。結晶の角度を制御するゴニオメーター、 結晶透過後のビームプロファイルを観測するための スクリーンモニタ、ベリリウム窓を備えた X 線取 り出しポートなどから構成されている。 図 2 に結晶の角度を制御するゴニオメーターの概 念図を、表 1 にその性能を示す。θは水平面内、φは 鉛直面内における角度に対応する。 図 2:ゴニオメーターの概念図。 表 1:ゴニオメーターの性能。 駆動範囲 最小ステップ θ軸 −180° ∼ +180° 0.000069° φ軸 −10° ∼ +10° 0.000019° X 軸 −50 ∼ +50 mm 0.002 mm 図 1:ビームラインの概念図(上面図)。 ___________________________________________ # [email protected]Proceedings of the 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 1-3, 2011, Tsukuba, Japan) - 911 -
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BEAM FOCUSING AND DEFOCUSING USING CHANNELING PHENOMENA
Y. Takabayashi #,A), A. V. ShchaginB) A) SAGA Light Source
8-7 Yayoigaoka, Tosu, Saga 841-0005, Japan B) Kharkov Institute of Physics and Technology
Kharkov 61108, Ukraine
Abstract If a charged particle is incident on a single crystal along its axis or plane, the motion of the charged particle is guided
by the potential of atomic row or plane in the crystal. This phenomenon is called “channeling”. In this study, we propose a new method for beam focusing and defocusing using channeling phenomena in a bent crystal. As the first step, we have observed axial and planar channeling of 255-MeV electrons in a flat silicon crystal.
参考文献 [1] W. Scandale et al., Phys. Rev. ST 11, 063501 (2008). [2] R. A. Carrigan, Jr. et al., Phys. Rev. ST 5, 043501 (2002). [3] R. P. Fliller III et al., Phys. Rev. ST 9, 013501 (2006). [4] S. Strokov et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76, 064007 (2007). [5] S. Strokov et al., Nucl. Instr. and Meth. B 252, 16 (2006). [6] Y. Takabayashi, T. Kaneyasu, Y. Iwasaki, Proceedings of
the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan, 623 (2010).
[7] T. A. Tukhfatullin, K. Korotchenko, Yu. L. Pivovarov, private communication.
Proceedings of the 8th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 1-3, 2011, Tsukuba, Japan)